本文關(guān)鍵詞：GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因OsVTC1-1和OsVTC1-3在水稻抗壞血酸合成與脅迫應(yīng)答中的功能研究　出處：《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：L-半乳糖途徑是植物抗壞血酸(ascorbic acid,AsA)合成的主要途徑。GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因(GDP-mannose Pyrophosphorylase,GMPase),是L-半乳糖途徑的關(guān)鍵調(diào)控基因,對(duì)調(diào)控植物AsA合成具有重要作用。水稻基因組編碼三個(gè)GMPase同源基因OsVTC1-1、OsVTC1-3和OsVTC1-8。實(shí)驗(yàn)室前期研究證明水稻GMPase同源基因中OsVTC1-1在水稻AsA合成中發(fā)揮主導(dǎo)作用;OsVTC1-3在水稻AsA合成中的功能未知;OsVTC1-8可能不參與水稻體內(nèi)AsA合成調(diào)控。上述結(jié)果表明水稻GMPase同源基因?qū)sA合成可能具有與擬南芥不同的調(diào)控功能。為此我們對(duì)GMPase同源基因OsVTC1-1和OsVTC1-3在水稻AsA合成和脅迫應(yīng)答中的功能做了進(jìn)一步的研究。通過(guò)測(cè)定OsVTC1-1和OsVTC1-3干擾材料地上與地下部分AsA含量,發(fā)現(xiàn)OsVTC1-1干擾材料葉片中AsA含量明顯降低,根部AsA含量與野生型相比無(wú)明顯差異;而OsVTC1-3干擾材料根中的AsA含量明顯降低,但葉片中AsA含量與野生型相比卻并無(wú)差異。結(jié)果表明與擬南芥不同,水稻GMPase同源基因在調(diào)控AsA合成時(shí)有分工,不同的GMPase同源基因負(fù)責(zé)水稻體內(nèi)不同部位的AsA合成。植物AsA合成依賴于光照,所以持續(xù)光照促進(jìn)葉片AsA合成,持續(xù)暗處理抑制葉片中AsA合成。我們發(fā)現(xiàn)干擾OsVTC1-3在水稻中的表達(dá),并不顯著影響持續(xù)光、暗對(duì)水稻葉片中AsA合成的調(diào)控;而干擾OsVTC1-1的表達(dá)則顯著抑制了持續(xù)光照和持續(xù)暗對(duì)水稻葉片中AsA合成的調(diào)控。上述結(jié)果表明OsVTC1-1參與水稻葉片中的AsA合成,且在光調(diào)控AsA合成中具有重要功能;OsVTC1-3主要參與調(diào)控水稻根部AsA合成,不參與光調(diào)控的AsA合成。在高鹽、干旱或高/低溫等不利的環(huán)境脅迫下,植物可以通過(guò)在轉(zhuǎn)錄和蛋白水平分別調(diào)節(jié)GMPase基因表達(dá)和酶活性來(lái)調(diào)節(jié)植物脅迫耐性。研究發(fā)現(xiàn)NaCl顯著誘導(dǎo)OsVTC1-1的表達(dá),而滲透脅迫(PEG)可以顯著誘導(dǎo)OsVTC1-3的表達(dá),表明OsVTC1-1可能參與鹽脅迫應(yīng)答,而OsVTC1-3參與滲透脅迫應(yīng)答。暗示OsVTC1-1和OsVTC1-3可能參與不同的脅迫應(yīng)答。研究發(fā)現(xiàn)異源過(guò)表達(dá)OsVTC1-1不僅可以恢復(fù)擬南芥AsA合成突變體vtc1-1中AsA含量,而且可以顯著提高vtc1-1的耐鹽性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)干擾OsVTC1-1表達(dá)不僅降低了苗期水稻對(duì)鹽脅迫的耐性,而且降低了鹽脅迫下水稻分蘗和穗部的發(fā)育,影響水稻的結(jié)實(shí)率。上述結(jié)果表明OsVTC1-1不僅對(duì)苗期水稻,而且對(duì)生殖期水稻的鹽脅迫耐性也具有重要作用。此外,我們發(fā)現(xiàn)鹽脅迫后OsVTC1-1干擾株系中ROS和MDA含量顯著高于野生型,葉綠素含量顯著低于野生型,施用外源AsA可以恢復(fù)OsVTC1-1干擾株系對(duì)鹽脅迫的耐性。綜上結(jié)果表明,OsVTC1-1可通過(guò)調(diào)控水稻體內(nèi)AsA含量,清除逆境下過(guò)量生成的ROS,進(jìn)而參與水稻的鹽脅迫應(yīng)答。對(duì)OsVTC1-3的研究發(fā)現(xiàn)PEG處理明顯抑制OsVTC1-3的干擾株系及突變體根系的生長(zhǎng),降低了水稻對(duì)PEG處理的耐性,而過(guò)表達(dá)OsVTC1-3則顯著提高水稻對(duì)PEG處理的耐性。此外,研究發(fā)現(xiàn)外源AsA能部分恢復(fù)OsVTC1-3干擾株系和osvtc1-3突變體根系對(duì)PEG處理的耐性,表明OsVTC1-3可能通過(guò)依賴于AsA合成的途徑和非依賴于AsA合成的途徑參與水稻的滲透脅迫應(yīng)答。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q945.78

【參考文獻(xiàn)】

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2 夏惠;張敏;馬鋒旺;;蘋果GMP、GME和GGP基因的克隆與表達(dá)分析[J];西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年03期

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1 鄧載安;水稻OsVTC1基因的表達(dá)特性與功能分析[D];海南大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：1333636